1、第三節(jié)電解池第1類電解原理1.理解電解和電解池的概念。2.了解電解槽的工作原理。(強(qiáng)調(diào))3.電解槽的電極反應(yīng)方程可以正確地寫出。(困難)4.能夠運(yùn)用電化學(xué)原理進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。電解原理基礎(chǔ)探索教科書整理1電解氯化銅溶液1.通電前，氯化銅溶液中的離子包括Cu2+、cl-、h和oh-。2.工作原理(1)總反應(yīng)：cucl2cu Cl2。(2)電流方向：正電源陽(yáng)極陰極負(fù)電源。(3)電子流方向：陽(yáng)極正電源，負(fù)電源陰極。3.氯化銅溶液的導(dǎo)電過(guò)程是氯化銅電解的過(guò)程，即陰極和陽(yáng)極之間的氧化還原反應(yīng)過(guò)程。教科書精修2電解原理1.電解：通過(guò)使電流流過(guò)電解質(zhì)溶液，在陰極和陽(yáng)極之間引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。2.電解池：在外

2、部電源的作用下將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。3.電解槽的兩極：陽(yáng)極與氧化反應(yīng)電源的正極相連。陰極與電源的負(fù)電極連接，并且發(fā)生還原反應(yīng)。4.形成電解槽的條件： DC電源；兩個(gè)電極；電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；形成一個(gè)閉環(huán)。5.離子的定向運(yùn)動(dòng)：陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)；陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)。6.電子流向：負(fù)極電源負(fù)極；陽(yáng)極電源正極。探索升華思考和探索實(shí)驗(yàn)一：將兩根碳棒插入u型管中的氯化銅溶液中，如圖所示。實(shí)驗(yàn)二：將兩根碳棒用導(dǎo)線連接后，浸入u型管中的氯化銅溶液中，如圖所示。實(shí)驗(yàn)三：將兩根碳棒分別與DC電源的正極和負(fù)極連接，浸入u型管中的氯化銅溶液中，然后打開(kāi)DC電源，如圖所示。一段時(shí)間后，將濕碘化鉀淀粉試紙放在與DC

3、電源正極相連的電極附近。思考問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3中的現(xiàn)象有什么不同？實(shí)驗(yàn)3中的兩個(gè)電極是什么現(xiàn)象？提示實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2無(wú)明顯現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)3中，銅從碳棒中沉淀出來(lái)，并產(chǎn)生氣體，該氣體可使?jié)竦饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)。(2)在實(shí)驗(yàn)3中，帶電前離子在氯化銅溶液中是如何運(yùn)動(dòng)的？帶電后離子是如何運(yùn)動(dòng)的？根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、氯化銅溶液的組成和原始知識(shí)，推導(dǎo)出雙極產(chǎn)品的名稱。【提示】Cu2+、Cl-等。通電前在氯化銅溶液中自由移動(dòng)。通電后，Cu2+和C1-定向移動(dòng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在連接到電源負(fù)極的一個(gè)極上產(chǎn)生銅，在連接到電源正極的一個(gè)極上產(chǎn)生Cl2。(3)電離和電解的區(qū)別和聯(lián)系是什么？請(qǐng)完成下表。離子化電解的

4、情況在電解質(zhì)狀態(tài)下_ _ _ _ _ _ _ _或_ _ _ _ _ _ _ _ _電解液電離后，通電_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。過(guò)程電解質(zhì)離解成自由移動(dòng)的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _陰離子和陽(yáng)離子定向在兩極放電例如CuCl2=Cu2+2Cl-氯化銅+Cl2特征只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子發(fā)生_ _ _ _ _ _反應(yīng)形成新的物質(zhì)接觸電解必須基于電離提示在水溶液中熔化DC離子遷移化學(xué)認(rèn)知升華電解原理1.電解池組成條件 DC電源；固體電極；電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。陽(yáng)極連接到電源的正極，陰極連接到電源的負(fù)極。2.電解池的工作原理接通DC電流后，電子從電源的陰極沿導(dǎo)線流

5、入電解池的陰極，通過(guò)陰離子和陽(yáng)離子的定向運(yùn)動(dòng)形成內(nèi)部電路，然后從電解池的陽(yáng)極流出，沿導(dǎo)線流回電源的陽(yáng)極，如圖所示。問(wèn)題小組出發(fā)1.在如圖所示的裝置中，電解池可以由()【解析】電解電容分析因?yàn)榉阎撬嵝缘?，剩下的番茄形成一次電池，鋅是負(fù)電極。右邊的西紅柿形成了一個(gè)電解池，銅被用作陰極。因此，只有選項(xiàng)a是正確的?；卮鸫?.如圖所示，甲是剛剛浸泡在氯化鈉溶液中的石蕊試紙。兩個(gè)銅片甲和乙通過(guò)電線連接到電源的兩極。一滴高錳酸鉀溶液滴在銅片之間的濾紙上。通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)A和B之間的紫紅色點(diǎn)已經(jīng)移動(dòng)到A極一定距離，然后連接到A的是電源的_ _ _ _ _ _極，可以發(fā)現(xiàn)濾紙的B極邊緣附近有_ _ _

6、_?！窘馕觥客娨欢螘r(shí)間后，a和b之間的紫紅色點(diǎn)向極點(diǎn)移動(dòng)。因?yàn)樽霞t色是MnO的顏色，即MnO向一極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，a是電解槽的陽(yáng)極，a與電源的陽(yáng)極相連，b是電解槽的陰極。h在陰極區(qū)放電產(chǎn)生H2，c (h)減少，c (oh-)減少回答它是藍(lán)色的4.用石墨電極電解氯化銅溶液(見(jiàn)右圖)。以下分析是正確的()A.端子a是DC電源的負(fù)極B.通電電離氯化銅C.陽(yáng)極反應(yīng)：Cu2-2e-=銅D.通電一段時(shí)間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體【解析】通過(guò)電解質(zhì)溶液中離子的運(yùn)動(dòng)方向可以判斷電源的正負(fù)極，并可以寫出電極反應(yīng)公式和反應(yīng)現(xiàn)象。A.銅離子應(yīng)該移動(dòng)到陰極，那么a就是陰極。氯化銅的電離是在水分子的作用下

7、完成的，只有在通電時(shí)才能發(fā)生。反應(yīng)Cu2-2e=銅應(yīng)該發(fā)生在陰極，而反應(yīng)在陽(yáng)極應(yīng)該是2cl-2e=Cl2。通電一段時(shí)間后，應(yīng)在陽(yáng)極附近觀察到黃綠色氣體?；卮鸫?.電動(dòng)汽車裝有可充電鋰離子電池。電池在放電過(guò)程中的總反應(yīng)是Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+C6(x1).以下關(guān)于電池的陳述不正確()A.放電時(shí)，鋰在電解液中從負(fù)極遷移到正極B.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為lixc6-xe-=xli C6C.充電時(shí)，如果轉(zhuǎn)移1摩爾e -,石墨(C6)電極將獲得7x g充電時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO 2-xe-=li1-xcoo2 xli【分析】A .原電池中的陽(yáng)離子從負(fù)極遷移到正極，A項(xiàng)

8、正確；當(dāng)B放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為lixc 6-xe-=xli C6，術(shù)語(yǔ)B是正確的。c .充電時(shí)，如果轉(zhuǎn)移1摩爾電子，石墨電極的質(zhì)量將增加7克，c項(xiàng)是錯(cuò)誤的；d .陽(yáng)極在充電過(guò)程中發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO 2-xe-=li1-xcoo2 xli，d項(xiàng)正確。答案 C6.根據(jù)下面顯示的設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并回答以下問(wèn)題圖圖里亞諾。(1)確定設(shè)備名稱：池a為_(kāi) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)銅電極為_(kāi) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(3)乙單元中，C1和C2

9、均為石墨棒，C1石墨棒為_(kāi) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。電極反應(yīng)式為_(kāi) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。石墨棒C2附近的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。分辨率左邊的設(shè)備可以形成原電池，所以右邊的設(shè)備是電解池。(1)判斷裝置名稱：a池為原電池，b池為電解池。(2)銅的活性弱于鋅，因此銅用作正極，Cu2在正極反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu2-2e-=銅。(3)C1連接到一次電池的陽(yáng)極作為陽(yáng)極，而C2連接到一次電池的陰極作為陰極。C1被用作陽(yáng)極，陰離子在陽(yáng)極放電。氯離子的放電容量大于氫

10、氧離子的放電容量，因此C1電極反應(yīng)為2cl-2e-=Cl2 ;陽(yáng)離子在C2放電，氫的放電容量大于鉀，所以C2的電極反應(yīng)為2h-2e-=H2。氫放電后，陰極附近的羥基濃度增加，溶液呈堿性，酚酞在溶液中下降，因此溶液呈堿性提示陰極產(chǎn)物根據(jù)陽(yáng)離子放電的順序來(lái)判斷，陽(yáng)極產(chǎn)物根據(jù)電極材料的陰離子放電的順序來(lái)判斷。(2)氯化銅溶液中除了Cu2+和氯離子外，還有氫和羥基。為什么這兩個(gè)離子沒(méi)有獲得或失去電子？【提示】在電解過(guò)程中，溶液中離子的放電順序與離子的氧化性或還原性有關(guān)。強(qiáng)氧化性陽(yáng)離子的電子首先被還原，而強(qiáng)還原性陰離子的電子首先被氧化。Cu2+比氫更容易得到電子，而氯比氫更容易失去電子。(3)如果用銅電

11、極電解稀硫酸，電解開(kāi)始時(shí)如何寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式？提示陽(yáng)極：銅-2e-=Cu2陰極：2h 2e-=H2總反應(yīng)式：H2SO4葫蘆素H2(4)如果將相同量的硫酸銅和氯化鎂混合溶解在水中，用惰性電極電解溶液，試著討論兩個(gè)電極可能產(chǎn)生的產(chǎn)物，并寫出總反應(yīng)公式?！咎崾尽吭谠摶旌先芤褐?，陽(yáng)離子的放電順序?yàn)镃u2 H Mg2，陰離子的放電順序?yàn)镃1-OH-SO。因此，當(dāng)電解開(kāi)始時(shí)，Cu2在陰極放電產(chǎn)生銅，而C1在陽(yáng)極放電產(chǎn)生Cl2。Cu2和C1放電后，氫繼續(xù)在陰極放電產(chǎn)生H2，而氫在陽(yáng)極放電產(chǎn)生O2。第一階段：cucl2cu Cl2第二階段：2h2o 2 H2+O2O2認(rèn)知升華電解質(zhì)水溶液的電解規(guī)律1.

12、電解過(guò)程中的放電順序和電極產(chǎn)品的判斷(1)基本思路(2)離子放電順序(1)陰離子放電順序：S2-碘-溴-氯-羥基-含氧酸根。陽(yáng)離子放電順序：Ag Hg2 Fe3 Cu2 H(酸)Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 H(水)Al3 Mg2 Na。2.帶有惰性電極的電解液類型類型電極反應(yīng)特性例子電解的目標(biāo)電解的質(zhì)量濃度公共衛(wèi)生電解質(zhì)溶解液體回收電解的水團(tuán)類型尹：4h 4e-=2 H24楊：4oh-4e-=2h2o O2氫氧化鈉水提高提高加水H2SO4水提高減少加水Na2SO4水提高不變加水電解的電解的定性類型被電解質(zhì)電離的陰離子和陽(yáng)離子分別在兩極放電氯化氫電解質(zhì)減少提高氯氣進(jìn)料氫化氯化銅電解質(zhì)減少加入

13、氯化銅釋放H2粗堿型陰極：H2O釋放H2產(chǎn)生堿陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電氯化鈉電解的質(zhì)量與和諧水產(chǎn)生新店分解質(zhì)量提高氯氣進(jìn)料氫化釋放O2產(chǎn)酸類型陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電陽(yáng)極：H2O釋放O2生成酸硫酸銅電解質(zhì)和水產(chǎn)生新店分解質(zhì)量減少以氧氣處理銅化學(xué)問(wèn)題小組出發(fā)1.用惰性電極電解足夠的下列溶液，并在一段時(shí)間后加入一定量的另一種物質(zhì)(在方括號(hào)中),使溶液不能與原始溶液相同()A.氫氧化鈉H2OC.氯化鈉鹽酸硫酸銅銅(氫)2解析a項(xiàng)，cu Cl2cu Cl2，所以加入CuCl2還原CuCl2溶液；b項(xiàng)，大量電解水：2h2o 2 H2+O2O2 ,所以加水回收；c項(xiàng)，2 NaCl 2 H2O 2 NaOH H

14、2Cl2，減少的n (H2) n (Cl2)=1 1，故加鹽酸回收。術(shù)語(yǔ)d，2cu 4 2 H2O 2 O22 h2so 4，還原銅和氧原子，因此不能添加含h元素的銅(OH)2。答案 D2.當(dāng)用惰性電極電解溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)在電極上只產(chǎn)生H2和O2。電解一段時(shí)間后，以下關(guān)于溶液(與電解前溫度相同)的陳述是正確的()(1)溶液的酸堿度可能增加；溶液的酸堿度可能降低；溶液的酸堿度不變；溶液濃度可能增加；溶液濃度不變；溶液的濃度可能會(huì)降低A.只有 B。只有 C.只有 D。全部【解析】用惰性電極電解時(shí)，兩極只有H2和O2，所以本質(zhì)上是電解水，電解質(zhì)不參與反應(yīng)。這種電解質(zhì)有三種可能性。例如，當(dāng)H2SO4溶液被

15、電解時(shí)，H2SO4的濃度增加而酸堿度降低。當(dāng)氫氧化鈉溶液被電解時(shí)，水被電解，氫氧化鈉的濃度增加，酸堿度增加。當(dāng)Na2SO4溶液被電解時(shí)，水被電解，Na2SO4的濃度增加，并且pH值保持為u3.混合溶液只含有兩種溶質(zhì)，氯化鈉和硫酸，氯化鈉和硫酸的比例為3 1。如果溶液是用石墨電極電解的，下面的推論是不正確的()A.整個(gè)電解過(guò)程實(shí)質(zhì)上是水的電解b .陽(yáng)極首先沉淀Cl2，然后沉淀O2C.電解液的酸堿度不斷增加，最終超過(guò)7D.陰極產(chǎn)品是H2分析從氮(氯)氮(氫)=3 2的比例可以看出，陽(yáng)極依次反應(yīng)；2Cl-2e-=Cl2 , 2H2O-4e-=O2 + 4H+；陰極只起反應(yīng)：2h-2e-=H2?；卮鸫?.為了使反應(yīng)2 HCl 2 ag=2 gcl H2進(jìn)行，一個(gè)同學(xué)設(shè)計(jì)了如下四個(gè)實(shí)驗(yàn)，如圖所示，你認(rèn)為哪一個(gè)是可行的()解析該反應(yīng)是非自發(fā)氧化還原反應(yīng)，需要設(shè)計(jì)成電解池，銀作為陽(yáng)極失去電子，電解質(zhì)溶液中的氫得到電子產(chǎn)生H2。答案 C5.下圖中，X和Y分別是DC電源的兩極。通電后，發(fā)現(xiàn)電極A的質(zhì)量增加，電極B釋放出無(wú)色無(wú)味的氣體，這與表()中的情況一致abX解決辦法A鋅石墨負(fù)極硫酸銅B石墨石墨